JP3870872B2

JP3870872B2 - 検査データ作成方法およびこの方法を用いた基板検査装置

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Publication number: JP3870872B2
Application number: JP2002228181A
Authority: JP
Inventors: 良樹藤井; 俊幸杉山
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP2004071781A; US7406191B2; EP1388738B1; CN1270275C; US20040076323A1; EP1388738A1; CN1487472A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、部品が実装された基板（以下、「部品実装基板」という。）を撮像して得られた画像を処理して、前記基板上の部品のはんだ付け状態や、部品や電極の装着状態などを検査する技術に関する。特にこの発明は、この種の検査のための検査データを作成する技術に関連する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の検査を自動的に実施する場合には、基板上の各部品毎に、その部品に応じた検査用ウィンドウの設定データ（ウィンドウの設定位置や大きさを示すデータを含む。），検査用ウィンドウ内の画像パターンを抽出するのに必要なパラメータ（２値化しきい値など），抽出された画像パターンを処理するためのプログラム（以下、「検査プログラム」という。），前記処理結果の適否を判定するための判定基準値など、種々の検査データを設定する必要がある（以下、この設定処理を「ティーチング」と呼ぶ。）。
【０００３】
一般に、１つの部品には、ランド，部品，電極など、複数の部位毎に検査用ウィンドウが設定される。また前記パラメータ，検査プログラム，判定基準値などは、ウィンドウ毎に個別に設定される（以下、これらウィンドウ毎に設定されるデータやプログラムを「検査基準データ」と総称する。）。さらに部品毎の検査データはファイル化されて、基板検査装置のメモリに登録される（以下、このファイルを「検査データファイル」という。）。
【０００４】
従来の基板検査装置には、部品種毎の検査データを登録した部品ライブラリが登録されている。ユーザーは、実装状態が良好なモデルの基板の画像上で部品の実装位置を指定し、この指定位置に部品ライブラリから読み出した検査データを貼り付ける操作を、部品毎に実行することで、検査データファイルを効率良く作成することができる。
【０００５】
さらにＣＡＤデータなどの基板の設計データを用いて、ティーチングを自動化することもできる。この場合には、検査装置の制御部は、設計データから各部品の実装位置やその部品の品番データなどを抽出して、部品ライブラリから前記品番データに対応する検査データを読み出し、これを前記実装位置に設定する（特開平５−３５８４９号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで基板上のランドは、電極の装着状態，基板稼働時の放熱状態など、種々の要件を念頭において設計する必要があるため、設計ルールが異なるとランドのサイズも異なるものとなる。メーカーによっては、設計ルールが統一されておらず、基板毎にランドのサイズが異なる場合がある。また設計ルールが統一されているメーカーでも、ルールの変更により、新旧のルールに基づき複数とおりのランドのサイズが設定されている場合や、基板のサイズによってランドのサイズが異なる場合がある。さらに、複数のメーカーを対象に基板の受託製造を行う製造業者においては、メーカー毎に設計ルールが異なるため、多様なサイズのランドを持つ基板を製造し、検査を行わなければならない、という事情がある。
【０００７】
しかしながら前記部品ライブラリは、所定の設計ルールに基づく基板の画像を用いて作成されたものであるので、異なる設計ルールによりランドのサイズが変更された基板を検査する場合には、この部品ライブラリ内の検査データでは、対応できないことがある。このような場合、従来は、検査データファイルの作成終了後に、基準基板の画像上に検査用ウィンドウを重ねて表示し、ユーザーに手操作でウィンドウの位置やサイズを修正させるようにしている。この修正作業には多大な時間がかかる（１枚の基板に対する修正に半日近くかかる。）ため、ユーザーの負担が増大し、検査を速やかに開始するのが困難となる。
【０００８】
この発明は上記問題に着目してなされたもので、上記した検査用ウィンドウの設定データを修正する処理を自動化することにより、ティーチングにかかる時間や手間を大幅に削減し、基板の検査を速やかに開始できるようにすることを目的とする。
【０００９】
またこの発明は、基板の設計ルールが変更されたり、新たな設計ルールが追加された場合に、部品ライブラリを簡単に作成できるようにして、ティーチングにおける利便性を高めることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の検査データ作成方法は、画像処理により部品実装基板を検査するための基板検査装置に登録する検査データを作成する方法であって、はんだのフィレット検査に用いるランドウィンドウの設定データおよびフィレット長の適否判定用の判定基準値を含む検査データが部品種毎に登録された部品ライブラリから、登録対象の基板上の各部品に対応する検査データを読み出して前記部品の実装位置に設定する処理を実行するステップ；前記登録対象の基板について、部品が実装される前のベアボードを撮像し、上記のステップで設定された検査データに基づき、前記ベアボードの画像にランドウィンドウを設定するステップ；所定の部品について、前記ベアボードの画像において設定されたランドウィンドウ内の中心位置を起点に、このウィンドウの各端縁に向かう方向に沿ってそれぞれランドのエッジを検出する処理を実行するステップ；各方向で検出されたランドのエッジがすべて含まれるように前記ランドウィンドウの設定データを修正するステップ；あらかじめ求めたフィレットの長手方向におけるランドの大きさとフィレット長との関係に基づき、修正されたランドウィンドウのサイズに適合するフィレット長を取得し、その取得した値をもって前記検査データ中のフィレット長の判定基準値を修正するステップ；の各ステップを実行することを特徴とする。
【００１２】
前記部品ライブラリから検査データを取り出して部品の実装位置に設定する処理では、部品ライブラリ内の検査データを指定する操作に応じてその検査データを読み出し、基板の画像上の部品実装位置を指定する操作に応じて、その指定位置に前記読み出した検査データを設定することができる。またはＣＡＤデータなどの基板設計データから得た部品情報に基づき、各部品の実装位置にそれぞれその部品に対応する検査データを自動的に設定することもできる。いずれの場合にも、検査データ内の検査用ウィンドウの設定位置は部品の実装位置に応じて変換されるが、各検査用ウィンドウで使用される検査基準データについては、基本的に、部品ライブラリの検査データと同じ内容のデータが適用されることになる。
【００１３】
この発明によれば、部品実装位置に設定された検査データによるランドウィンドウの設定が実際の基板のランドのサイズに対応しない場合には、部品が実装される前のベアボードの画像を用いてランドウィンドウの設定データを自動修正することができる。したがってユーザーは、導体パターンが良好に形成されたベアボードを用意して撮像することにより、ランドウィンドウの設定データを自動修正することができる。
さらに、この発明では、修正されたランドウィンドウのサイズに応じてフィレット長の判定基準値を自動修正することができるので、修正にかかる時間やユーザーの労力を大幅に削減することができる。
【００１４】
上記検査データ作成方法の好ましい一態様では、部品ライブラリには、ランドウィンドウを含む複数の検査用ウィンドウの設定データが登録されており、ランドウィンドウの修正に応じて他の検査用ウィンドウを修正するステップを、さらに実行する。
【００１７】
さらに上記検査データ作成方法の他の態様では、基板上の所定の部品にかかる修正された検査データを用いて、この部品と同一種類の部品にかかる検査データを修正するようにしている。一般に、同一種類の部品は同じルールに基づいて実装されるので、ランドのサイズも同一であり、基板上に同一種の部品が複数ある場合には、１つの部品に対する修正を行えば、他の部品にも同じ修正を適用することが可能となる。上記態様は、この技術思想に基づいてなされたもので、検査データの修正にかかる効率を、より一層高めることができる。
【００１８】
なお、ここでいう同一種類の部品とは、前記部品ライブラリにおいて、同じ検査データが適用される部品であり、品番が異なる複数の部品を含ませることもできる（以下も同じ。）。また検査データの修正では、検査用ウィンドウの設定データの修正のみを行ってもよいが、これに加えて前記した検査基準データの修正を行うこともできる（以下も同じ。）。
【００１９】
検査データ作成方法の他の態様では、基板上の同一種類の部品についての修正後の検査データを用いて前記各部品に共通の検査データを作成し、部品毎の検査データをそれぞれ前記共通の設定データに書き換えるようにしている。
【００２０】
上記の態様によれば、各部品毎に個別に求めた検査データにばらつきがある場合でも、これらのばらつきが解消された共通の検査データを作成して、これを各部品に適用することができる。なお、共通の検査データは、各検査データの平均値を求めることによって作成することができるが、これに限らず、たとえば検査データの中から設定値の差が所定の範囲内にあるものを抽出し、この中で中間位置にある値を共通の検査データとしてもよい。
【００２１】
さらにこの発明では、上記の修正処理が実行された後に、所定の部品について、修正後の検査データを用いて、前記部品ライブラリの書き換え処理または新たな部品ライブラリの作成処理を実行することができる。このようにすれば、基板の設計ルールが変更されたり、新たな設計ルールが導入された場合でも、既存の部品ライブラリを用いたティーチングを一度実行すれば、そのティーチングにより作成された検査データを用いて、既存の部品ライブラリの書き換えまたは新規ライブラリの作成を簡単に行うことが可能となる。
【００２２】
この発明にかかる基板検査装置は、基板を撮像して得られた画像を入力する画像入力手段と、はんだのフィレット検査に用いるランドウィンドウの設定データおよびフィレット長の適否判定用の判定基準値を含む検査データが部品種毎に登録された部品ライブラリ、フィレットの長手方向におけるランドの大きさとフィレット長との関係を示すテーブル、および前記基板の検査データを含む検査データファイルを保存するためのメモリと、検査対象の基板について、前記部品ライブラリから基板上の各部品に対応する検査データを読み出して前記部品の実装位置に設定する処理により、前記基板の検査に必要な検査データファイルを作成するデータファイル作成手段と、前記画像入力手段が受け付けた部品が実装される前のベアボードの画像に対し、前記検査データファイル内の検査データに基づき、ランドウィンドウを設定するウィンドウ設定手段と、所定の部品について、前記ベアボードの画像において設定されたランドウィンドウ内の中心位置を起点に、このウィンドウの各端縁に向かう方向に沿ってそれぞれランドのエッジを検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段により各方向で検出されたランドのエッジがすべて含まれるように前記ランドウィンドウの設定データを修正するウィンドウ修正手段と、前記メモリ内のテーブルに示されるランドの大きさとフィレット長との関係に基づき、修正されたランドウィンドウのサイズに適合するフィレット長を取得し、その取得した値をもって前記検査データ中のフィレット長の判定基準値を修正する判定基準値修正手段と、前記ウィンドウ修正手段および判定基準値修正手段による修正処理後の検査データを含む検査データファイルを前記メモリに登録する登録手段とを具備する。
【００２３】
上記において、画像入力手段は、基板を撮像するための撮像手段からの画像信号を受け付けるインターフェースやＡ／Ｄ変換回路などから構成される（ただし、ディジタル画像を入力する場合もある。）。なお、ここで撮像される基板は、主として部品実装基板であるが、検査用ウィンドウの修正時には、ベアボードを撮像対象とすることもできる。
【００２５】
データファイル作成手段は、部品ライブラリの所定の検査データを選択する操作や、画像入力手段から入力された部品実装後の基板のモデルの画像上で部品の実装位置を指定する操作を受け付け、前記選択された検査データを部品ライブラリから読み出して、これを前記指定された部品実装位置に設定するように構成することができる。または、ＣＡＤデータの入力を受け付けて、このＣＡＤデータが示す各部品の実装位置にそれぞれその部品に対応する検査データを設定することもできる。
【００２６】
なお、ここで作成される検査データファイルは、１つのファイルに限らず、複数のファイルの集合体となる場合もある。また検査プログラムのように、複数種の部品に共通するデータについては、別途、共通のファイルを設定し、検査データ側に、前記共通のファイルへのリンクを設定するようにしてもよい。
【００２９】
上記構成の基板検査装置では、新たに基板設計ルールの異なる検査を検査する場合には、既存の部品ライブラリを用いて検査データファイルを作成した後、ベアボードの画像を入力することにより、検査データファイル内のランドウィンドウの設定データを自動的に修正する。さらに修正後のランドウィンドウのサイズに応じて、はんだのフィレット長の判定基準値を自動修正し、修正後の検査データファイルをメモリに登録する。
【００３０】
さらにこの基板検査装置には、前記修正後の検査データファイルから所定の部品にかかる検査データを選択する操作を受け付けて、この選択された検査データにより既存の部品ライブラリの対応する検査データを書き換える手段を設けることができる。または、選択された検査データにより新たな部品ライブラリを作成して、メモリに登録することもできる。
なお、上記の書き換えや新規登録は、検査データファイルの一部のデータを用いたものに限らず、検査データファイル内のすべての検査データを用いることも可能である。
【００３１】
さらにこの発明では、前記基板検査装置と同様に、既存の部品ライブラリを用いて作成した検査データを新たな基板設計ルールに対応した検査データに修正する機能を具備する検査データ作成装置を提供することもできる。この検査データ作成装置においては、修正された検査データを含む検査データファイルを所定の記憶媒体に格納、または通信回線を介して伝送するなどして、基板検査装置に提供することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施例にかかる基板検査装置の構成を示す。
この基板検査装置は、検査対象の基板を撮像して得た画像を処理して、前記基板上のはんだ付け部位などの良否を判別するためのもので、撮像部３，投光部４，制御処理部５，Ｘ軸テーブル部６，Ｙ軸テーブル部７などにより構成される。なお、図中の１は、検査対象の基板（以下「被検査基板１」という。）である。また２は、部品実装前のベアボードであって、検査に先立つティーチング時に用いられる。
【００３３】
前記Ｙ軸テーブル部７は、基板１，２を支持するコンベヤ２５を具備し、図示しないモータによりこのコンベヤ２５を動かして、前記基板１，２をＹ軸方向に（図の紙面に直交する方向）に沿って移動させる。前記Ｘ軸テーブル部６は、Ｙ軸テーブル部７の上方で、撮像部３および投光部４を支持しつつ、これらをＸ軸方向（図の左右方向）に移動させる。
【００３４】
前記投光部４は、異なる径を有する３個の円環状光源８，９，１０により構成される。これらの光源８，９，１０は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光の各色彩光を発光するもので、観測位置の真上位置に中心を合わせることにより、前記基板１，２の支持面から見て、異なる仰角に対応する方向に位置するように配備される。
【００３５】
前記撮像部３は、カラー画像生成用のＣＣＤカメラであって、その光軸が各光源８，９，１０の中心に対応し、かつ鉛直方向に沿うように位置決めされる。これにより観測対象である基板１，２からの反射光が撮像部３に入射し、三原色のカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて制御処理部５へ入力される。
【００３６】
制御処理部５は、ＣＰＵ１１を制御主体とするコンピュータであって、画像入力部１２，メモリ１３，撮像コントローラ１４，画像処理部１５，ＸＹテーブルコントローラ１６，検査部１７，ティーチングテーブル１８，ライブラリメモリ１９，入力部２０，ＣＲＴ表示部２１，プリンタ２２，送受信部２３，外部メモリ装置２４などを構成として含む。
【００３７】
画像入力部１２は、撮像部３からのＲ，Ｇ，Ｂの各画像信号を増幅する増幅回路や、これら画像信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路などを備える。メモリ１３には、各色彩毎のディジタル量の濃淡画像データや、これら濃淡画像を２値化処理して得られる２値画像などを格納するための画像格納領域などが設定される。またこのメモリ１３は、ティーチングや検査の際に各種データやプログラムを一時保存する場所としても使用される。
【００３８】
撮像コントローラ１４は、撮像部３および投光部４をＣＰＵ１１に接続するインターフェースなどを備え、ＣＰＵ１１からの命令に基づき投光部４の各光源の光量を調整したり、撮像部３の各色彩光出力の相互バランスを保つなどの制御を行う。
【００３９】
ＸＹテーブルコントローラ１６は、前記Ｘ軸テーブル部６およびＹ軸テーブル部７をＣＰＵ１１に接続するインターフェースなどを含み、ＣＰＵ１１からの指令に基づき、Ｘ軸テーブル部６およびＹ軸テーブル部７の移動動作を制御する。
【００４０】
ティーチングテーブル１８は、種々の基板毎に、その基板の検査に必要な検査データファイルを格納するためのものである。各検査データファイルには、対応する基板上の各実装部品につき、検査用ウィンドウの設定位置および大きさ，この検査ウィンドウ内でＲ，Ｇ，Ｂの各色彩パターンを抽出するのに必要な２値化しきい値（各色成分毎の２値化しきい値のほか、明度に対する２値化しきい値を含む。），検査用ウィンドウに適用される検査プログラムおよび判定基準値などの検査データが設定される。さらにこのティーチングテーブル１８には、画像上のランドを検出するための２値化しきい値など、ティーチング処理時に使用されるデータを格納することもできる。
【００４１】
ライブラリメモリ１９は、各基板間で共通に使用可能な検査データを部品種毎に登録した部品ライブラリを格納するためのものである。この部品ライブラリは、あらかじめ設定されたデフォルトの検査データを実際の部品の画像に合わせて修正する作業によって編集されるもので、各検査データは、部品のバリエーション名やＣＡＤデータの品番名称などに対応づけられて登録される。
【００４２】
前記検査データファイルは、検査時には、ＣＰＵ１１により読み出されてメモリ１３などにセットされ、画像処理部１５や検査部１７などに供給される。
画像処理部１５は、メモリ１３に格納されたＲ，Ｇ，Ｂの各画像データより、明度およびＲ，Ｇ，Ｂの各輝度値を画素単位で抽出する。また画像処理部１５は、前記検査データファイルに基づき、各検査用ウィンドウ内の画像データを順に２値化し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色彩パターンを抽出する。さらに画像処理部１５は、前記検査プログラムに基づき、これら色彩パターンから所定の特徴量を抽出する。
【００４３】
検査部１７は、前記特徴量の抽出結果を判定基準値と比較するなどして、各検査用ウィンドウにおける検査を実行する。ＣＰＵ１１は、各検査用ウィンドウ毎の検査結果を総合して被検査基板１が良品か否かを判定する。この最終的な判定結果は、ＣＲＴ表示部２１やプリンタ２２，あるいは送受信部２３に出力される。
【００４４】
前記入力部２０は、検査のための各種条件や検査情報の入力などを入力するためのもので、キーボードやマウスなどにより構成される。ＣＲＴ表示部２１（以下、単に「表示部２１」という。）は、ＣＰＵ１１から画像データ、検査結果、前記入力部２０からの入力データなどの供給を受けて、これを表示画面上に表示する。またプリンタ２２は、ＣＰＵ１１から検査結果などの供給を受け、これを予め定められた形式でプリントアウトする。
【００４５】
送受信部２３は、部品実装機，はんだ付け装置などの他の装置との間でデータのやりとりを行うためのもので、たとえば不良と判定された被検査基板１Ｔについて、その識別情報や不良の内容を後段の修正装置に送信することにより、不良箇所を速やかに修正することができる。
【００４６】
外部メモリ装置２４は、フレキシブルディスク，ＣＤ−Ｒ，光磁気ディスクなどの記憶媒体にデータを読み書きするための装置であって、前記検査結果を保存したり、ティーチングの際に、ＣＡＤデータなどを取り込むために用いられる。なお、ＣＡＤデータは、送受信部２３を用いて外部のシステムから取り込むこともできる。
【００４７】
上記構成において、画像処理部１５および検査部１７は、上記した各処理を実行するためのプログラムを組み込んだ専用のプロセッサにより構成される。ただし、必ずしも、専用のプロセッサを設ける必要はなく、メインの制御を行うＣＰＵ１１に画像処理部１５および検査部１７の機能を付与するようにしてもよい。またメモリ１３，ティーチングテーブル１８，ライブラリメモリ１９についても、物理上は別個にする必要はなく、同一のメモリ装置（ハードディスク装置など）内に設定することができる。
【００４８】
この実施例の基板検査装置は、検査に先立ち、前記外部メモリ装置２４から検査対象の基板の設計データであるＣＡＤデータを取り込み、このＣＡＤデータと前記部品ライブラリの登録データとを組み合わせて、検査データファイルを自動的に作成するようにしている。さらにこの実施例の基板検査装置は、作成された検査データファイルによる検査用ウィンドウを調整する処理を、前記ベアボードの画像を用いて自動的に実行するようにしている。
【００４９】
図２は、部品の一例として、チップ部品の構成を模式的に示す。図中、３０ははんだ，３１は部品本体，３２は電極，３３はランドである。なお、これらの部位を前記図１の光学系により撮像すると、得られた画像上のはんだや電極に対応する位置では、それぞれその部位の傾斜角度に応じた色彩パターンが出現する。
【００５０】
図３（１）は、前記のチップ部品に対して検査用ウィンドウが適正に設定された状態を示す。なお、図中、３５は、画像上のランドであるが、はんだ３０，部品本体３１，電極３２の画像については、図示を省略する。
図中、Ｗ１は、ランド３５に対応する検査用ウィンドウであって、ランド３５に対し、その中心位置を合わせ、かつランド３５の全体を含むように設定される（以下、このウィンドウＷ１を、「ランドウィンドウＷ１」という。）。このランドウィンドウＷ１は、主としてはんだの検査のために使用される。
【００５１】
またＷ２は、部品本体に対する検査用ウィンドウであって、部品の欠落や傾きなどを検出するのに用いられる。またＷ３は、電極に対する検査用ウィンドウであって、はんだに対する電極の浮きなどの不良を検出するのに用いられる。
【００５２】
さらにこの部品には、上記の各検査用ウィンドウを包含する第４の検査用ウィンドウＷ４が設定される。この検査用ウィンドウＷ４は、その他のウィンドウＷ１〜Ｗ３を位置決めする際の基準となるものである（以下、このウィンドウＷ４を「基準ウィンドウＷ４」という。）。たとえばティーチングの際には、ＣＡＤデータの示す部品実装位置に基づいて基準ウィンドウＷ４の設定位置が確定された後、他の検査用ウィンドウＷ１〜Ｗ３の設定位置が確定される（検査時も同様である。）。さらにこの基準ウィンドウＷ４は、後記するように、ランドウィンドウＷ１の設定データを修正する処理において、ランドのエッジ位置を検出するための処理領域としても機能する。
【００５３】
図３（２）は、図３（１）と同様の検査用ウィンドウＷ１〜Ｗ４が部品に適合しない状態にある例を示す。この例のランド３５は、ランドウィンドウＷ１の想定する位置からずれ、また図３（１）の例よりも若干大きく現れている。
【００５４】
図３（２）に示したように、画像上のランドがランドウィンドウＷ１内に収まらなくなったり、ランドウィンドウＷ１に対して位置ずれした状態になった場合には、本来の検査対象部位とは異なる部位に検査が実行されてしまうことになる。前記の検査用ウィンドウの調整処理では、このような不適合を解消するために、まずランドウィンドウＷ１の設定データを修正し、この修正に応じて他の検査用ウィンドウＷ２〜Ｗ４の設定データも修正するようにしている。
【００５５】
ここでランドウィンドウＷ１の設定データの修正の具体例を説明する。
この実施例の基板検査装置では、あらかじめ基板の導体パターンの色彩に応じて、画像上のランド３５を検出するのに最適な２値化しきい値を設定してティーチングテーブル１８などに登録している。この実施例では、この２値化しきい値を用いて前記ベアボードの画像を２値化し、この２値画像を用いて検査用ウィンドウの修正処理を行うようにしている。
【００５６】
この実施例では、前記基準ウィンドウＷ４内の２値画像をＸ，Ｙの各軸に投影し、この投影処理により得られたヒストグラム上で、ランド３５のエッジに対応する位置を検出し、この検出結果に基づき、ランドウィンドウＷ１の設定位置やサイズを修正するようにしている。
【００５７】
図４，５は、前記図３（２）のランド３５に対するエッジ検出処理の具体例を示す。なお、これらの図では、検査用ウィンドウのうち、基準ウィンドウＷ４およびランドウィンドウＷ１のみを示し、左右のランドウィンドウを、それぞれ異なる符号Ｗ１_Ｌ，Ｗ１_Ｒにより示す。同様にランドの画像についても、異なる符号３５Ｌ，３５Ｒを設定する。
【００５８】
図４では、前記基準ウィンドウＷ４内の２値画像をＸ軸に投影したヒストグラムを用いて、各ランドウィンドウＷ１_Ｌ，Ｗ１_Ｒの左右のエッジを検出している。具体的には、前記ヒストグラムにおいて、ウィンドウＷ１_Ｌ，Ｗ１_Ｒ毎に、それぞれＸ軸に沿う中心線Ｃ_XL，Ｃ_XRに対応する点Ｘ_0L，Ｘ_0Rを起点として左右両方向をサーチし、投影画素数が立ち下がる位置を検出する。よって左方向へのサーチにより検出された点ａ，ｃによりランド３５Ｌ，３５Ｒの左側のエッジ位置が特定され、右方向へのサーチにより検出された点ｂ，ｄによりランド３５Ｌ，３５Ｒの右側のエッジ位置が特定される。
【００５９】
図５では、前記基準用ウィンドウＷ４内の２値画像をＹ軸に投影し、得られたヒストグラムを用いて、各ランドウィンドウＷ１_Ｌ，Ｗ１_Ｒの上下のエッジを検出する。なお、この図５では、左右のランド３５Ｌ，３５Ｒがほぼ同じ高さ位置で整列しているので、これらランド３５Ｌ，３５Ｒに対する投影処理を同時に実行する。この後は、投影処理により得られたヒストグラムにおいて、ランドウィンドウＷ１_Ｌ，Ｗ１_ＲのＹ軸に沿う中心線Ｃ_Yに対応する点Ｙ_０を起点として上下両方向をサーチし、投影画素数が立ち下がる位置を検出する。よって上方向へのサーチにより検出された点ｅによりランドの上側のエッジ位置が特定され、下方向へのサーチにより検出された点ｆによりランドの下側のエッジ位置が特定される。
【００６０】
なお、この実施例では、投影画素数の立ち下がりを検出するために、実際のランドの縦幅，横幅から所定のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を設定し（ＴＨ２は、ランドの横幅長さを２倍した値に対応する。）、各位置における投影画素数がしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を超える領域から投影画素数が前記しきい値を下回る領域に移行する境界点を検出するようにしている。
【００６１】
この種の修正処理では、設計データに基づいて導体パターンが良好に形成されたベアボードを選択するはずであるから、このベアボードの画像において発生するランド３５Ｌ，３５Ｒの位置ずれは、さほど大きなものにならない。したがって、各ランド３５Ｌ，３５Ｒの上下、左右のエッジがランドウィンドウＷ１_Ｌ，Ｗ１_Ｒの中心線Ｃ_XL，Ｃ_XR，Ｃ_Ｙを越えて位置ずれすることは、まずあり得ないから、サーチ開始位置Ｘ_0L，Ｘ_0R，Ｙ_０での投影画素数は、前記しきい値ＴＨ１，ＴＨ２を上回る、と考えることができる。
【００６２】
したがって上記図４，５の方法によれば、ランド３５Ｌ，３５Ｒの内部から端部に向けてサーチ処理が行われることになるので、ランド３５Ｌ，３５Ｒの左右および上下のエッジを確実に検出することができる。またこの方法によれば、ランドウィンドウＷ１_Ｌ，Ｗ１_Ｒから離れた場所にノイズとなるパターンが存在しても、このパターンをランドとして誤検出することがないから、エッジを精度良く検出することができる。
【００６３】
このようにして検出されたエッジにより、画像上のランド３５Ｌ，３５Ｒが明らかになると、これらのランド３５Ｌ，３５Ｒが包含されるように前記ランドウィンドウＷ１_Ｌ，Ｗ１_Ｒの設定位置およびサイズを変更する。さらにこの変更に応じて、他の検査用ウィンドウＷ２〜Ｗ４の設定位置も変更することで、基板の設計ルールに適合した検査データを設定することができる。
【００６４】
なお、検査用ウィンドウの設定データを修正する方法は、上記の方法に限定されるものではない。たとえば、特開平９−１４５３３４号公報に開示される方法を用いて、ランドウィンドウＷ１の位置ずれを修正した後に、投影処理をおこなって、ランドのエッジの位置を検出し、その検出結果に基づきランドウィンドウの設定位置やサイズを調整するようにしてもよい。
【００６５】
図６は、前記基板検査装置におけるティーチング処理の一連の手順を示す。なお、以下において、各ステップは「ＳＴ」として示す。
この手順は、作業者が、ティーチング対象の基板のＣＡＤデータが格納された記憶媒体を外部メモリ装置２４にセットし、読み出し操作を行うことにより開始される。ＣＰＵ１１は、ＳＴ１において、前記記憶媒体からＣＡＤデータを読み出してメモリ１３の作業エリアに入力する。そしてこのＣＡＤデータの示す部品実装位置毎に、実装される部品を認識して部品ライブラリから対応する検査データを読み出し、前記実装位置に設定する処理を繰り返す。この処理によって、検査データファイルの原型が作成される。
【００６６】
つぎのＳＴ３において、作業者が、図示しない基板搬送装置を用いて、前記コンベヤ２５上にベアボード２を搬入すると、つぎのＳＴ４では、この搬入処理に応じて、前記ベアボードの撮像を開始する。さらにＳＴ５において、所定のコマンドが入力されると、ＳＴ６に進み、検査用ウィンドウの修正処理を実行する。
【００６７】
図７は、一部品に対する検査用ウィンドウの修正処理の手順を示す。
まずＳＴ６１において、着目する部品につき、作成された検査用データに基づき、検査用ウィンドウを設定する。つぎにＳＴ６２では、設定された検査用ウィンドウのうち、基準ウィンドウＷ４内の画像を２値化する。
なお、２値化処理のためには、あらかじめ作業者に、処理対象のベアボードにおける導体パターンの種類を入力させ、その入力に応じたしきい値（あらかじめ教示されたもの）を設定する必要がある。
【００６８】
つぎのＳＴ６３〜６６では、Ｘ，Ｙの各軸毎に前記２値画像を投影し、得られたヒストグラムにつき、ランドウィンドウＷ１の中心線を基準にしたサーチ処理により、画像上のランド３５のエッジ位置を検出する。なお検出処理において、処理対象の座標軸に沿って複数のランド３５が並ぶ場合には、図４に示したように、各ランド３５毎にサーチ処理を実行する。また処理対象の座標軸に直交する方向に沿ってランド３５が整列している場合には、図５に示したように、整列関係にあるランド３５に対するサーチ処理をまとめて実行する。
【００６９】
このようにしてランド３５のエッジの位置が検出されると、つぎのＳＴ６７では、エッジ検出結果に基づき、ランド３５のサイズおよび中心位置を特定し、この抽出結果に合わせてランドウィンドウＷ１の設定位置およびサイズを修正する。
この後、ＳＴ６８では、この修正後のランドウィンドウＷ１と修正前のランドウィンドウＷ１との各中心点の座標を用いて、ランドウィンドウの位置ずれ量およびずれの方向を検出する。さらにつぎのＳＴ６９では、この位置ずれ量およびずれの方向に応じて他の検査用ウィンドウＷ２〜Ｗ４を移動させることによって、これらのウィンドウの設定位置を修正する。
【００７０】
図６に戻って、各部品について、前記図７の処理が終了すると、作業者は、ＳＴ７において、前記ベアボードを搬出し、入れ替わりに、検査対象の部品実装基板のモデル（以下、「基準基板」という。）を、コンベア２５上に搬入する。
【００７１】
この基準基板は、これまでの処理により作成された検査データが適正であるかどうかのテスト検査のためのものである。ＳＴ８において、基準基板の撮像が開始されると、各部品の検査データが順に読み出され、検査が実行される（ＳＴ９）。
作業者は、表示部２１に表示された検査結果を確認して、検査データの修正が必要であるかどうかを判断する。ここで修正が必要であると判断すると、修正対象の部品を指定した修正コマンドが入力される。
【００７２】
この入力によりＳＴ１０が「ＹＥＳ」となってＳＴ１１に進み、指定された部品にかかる検査データの修正処理が行われる。この修正処理は、前記基準基板の画像を用いて行われるもので、検査用ウィンドウＷ１〜Ｗ４の設定位置やサイズを修正する必要がある場合には、画像上に現在のウィンドウを表示して、作業者に設定位置やサイズを修正する作業を行わせ、その結果に基づき、検査用ウィンドウの設定データを書き換える。また２値化しきい値の修正が必要であれば、作業者に濃淡画像上で抽出したい色彩パターンを指定させ、その指定された場所の画像データから２値化しきい値を抽出し、古いしきい値と置き換える。また判定基準の修正が必要であれば、作業者に２値画像上で最適なパターンを指定させ、そのパターンにおける特徴量を抽出するなどして、新しい判定基準を作成することができる。
なお、このテスト検査による検査用データの修正処理は、従来から実施されていたものである。
【００７３】
上記した一連の処理により検査に使用可能な検査データファイルが完成した後に、新規ライブラリの登録を指定するコマンドが入力されると、ＳＴ１２からＳＴ１３に進み、新規ライブラリの登録処理が実行される。
【００７４】
この登録処理では、前記検査データファイルについて、他の基板にも使用される可能性の高い検査データの指定を受け付け、指定された検査データによる新たな部品ライブラリを作成する。なお、検査データの指定は自由に行うことができ、検査データファイル内のすべての検査データを指定することもできる。
【００７５】
上記図６，７に示した手順によれば、ＣＡＤデータと既存の部品ライブラリとにより自動作成された検査データを、ベアボードの画像を用いて自動的に修正することが可能となるので、修正処理に要する時間や作業者の労力を大幅に削減することが可能となり、効率の良いティーチング処理を実行することができる。しかも、適正な状態に修正された検査データから新規の部品ライブラリを作成することができるから、基板の設計ルールが変更されたり、新たな設計ルールが導入された場合には、そのルールに応じた部品ライブラリを簡単に作成することができる。
【００７６】
なお、部品ライブラリの新規登録を行う場合は、修正前の検査データファイルの作成に使用された既存の部品ライブラリは、そのまま残されるが、これに代えて、修正後の検査データファイルを用いて既存の部品ライブラリの検査データを書き換えるようにしてもよい。ユーザーが複数の基板設計ルールを持つ場合には、新規登録によって、上記実施例の方法により設計ルール毎の部品ライブラリを作成すればよい。一方、既存の部品ライブラリを書き換える処理によれば、設計ルールの変更が複数種の基板に適用される場合に、各基板に共通かつ最新の設計ルールに適合した検査データを持つ部品ライブラリを簡単に作成することができる。このようにユーザーの必要とする部品ライブラリの作成が容易になるので、ティーチングにかかる利便性を高め、ティーチングの効率をより一層向上することができる。
【００７７】
このようにして基板の設計ルールに応じた検査データファイルが完成した後、検査においては、被検査基板１がコンベヤ２５上に搬送されて撮像されると、制御処理部５は、処理対象の画像上の各部品につき、前記した各種検査用ウィンドウＷ１〜Ｗ４を設定し、それぞれそのウィンドウに対応する検査基準データを用いて検査を実行する。なお、この検査において部品の実装位置にずれが生じている場合には、前出の特開９−１４５３３４号公報に開示した方法に基づき、画像上のランドの位置に基づき、各検査用ウィンドウの設定位置を調整してから検査を実行すればよい。
【００７８】
さらに上記の基板検査装置では、つぎのような設計変更を行うことができる。まず上記の実施例では、ＣＡＤデータと部品ライブラリとにより検査用データファイルを自動生成した上で、検査用ウィンドウの修正処理を行っているが、これに代えて、ユーザーが部品ライブラリから検査データを読み出して基板の画像上に貼り付ける方式で検査用データを作成した場合にも、同様の修正処理を行うことができる。
【００７９】
また検査用ウィンドウの設定データを修正するのに伴い、修正したウィンドウに対応する検査基準データを修正することもできる。一例として、以下では、ランドウィンドウＷ１のサイズの修正に応じてフィレット長の適否判定のための判定基準値を修正するケースについて説明する。
【００８０】
たとえば、動作時に発熱する部品について、放熱の目的でランドを大きく設計した場合には、フィレット長は、単純にランドのサイズの変化と同じように変化するのではなく、図８に示すように、ある程度の長さからは、ランドが大きくなっても変化の割合は緩やかになるように設計される。このようにフィレット長も、ランドウィンドウと同様に基板の設計ルールに依るところが大きいので、判定基準の修正を自動化すれば、ユーザーの負担をさらに軽減でき、ティーチングの効率をより一層高めることができる。
【００８１】
フィレット長の判定基準値を自動修正するためには、あらかじめ前記図８に示したランドの長さとフィレット長との関係を求め、修正規則としてティーチングテーブル１８またはメモリ１３に登録する必要がある。そしてティーチング時にランドウィンドウＷ１を修正した際には、修正後のランドウィンドウＷ１の長さを前記修正規則にあてはめることによって、ランドウィンドウＷ１に適合するフィレット長を取得し、この値をもって判定基準を書き換えることになる。
なお、図８において、横軸の「ランドの長さ」は、フィレットの長手方向に沿う方向におけるランドの大きさである。また図８の修正規則は、部品種毎に設定するのが望ましいが、ランドの長さとフィレット長との関係に大きな差異がない場合には、複数種の部品に共通の修正規則を設定することもできる。
【００８２】
さらに上記の基板検査装置には、つぎのような方法を導入することにより、基板上の同一種の部品における検査データを均一化することができる。
１つには、所定の部品について修正処理を行った後、その修正後の検査データを同一種の他の部品に反映させる方法がある。また同一種の部品について修正処理を行った後、修正後のランドウィンドウのサイズの平均値を求め、この平均値により各部品毎の設定データを書き換える方法を用いることもできる（判定基準などについても、同様の方法を適用することができる。）。
【００８３】
【発明の効果】
この発明によれば、基板の設計ルールが変更されたり、新たな設計ルールが導入されて、部品のランドのサイズが既存の部品ライブラリに登録された検査データに適合しないものになった場合でも、部品ライブラリから読み出した検査データによるランドウィンドウの設定データやフィレットの判定基準値を自動的に修正することが可能になる。よって、ティーチングにかかる時間や労力を大幅に削減し、基板の検査を速やかに開始することができる。特に、受託製造業者のように、多数の設計ルールを使用するユーザーによって、各種基板に対するティーチング作業を効率良く進めることができるから、基板検査にかかる処理時間の短縮によって生産性を向上させることができる。
【００８４】
またこの発明では、基板の設計ルールが変更されたり、新たなルールが追加された場合に、部品ライブラリを書き換えたり、新規の部品ライブラリを作成する処理を簡単に実行することが可能となるから、ユーザーは、必要とする部品ライブラリを簡単に取得することが可能となり、ティーチングにおける利便性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例にかかる基板検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】チップ部品の外観を模式的に示した図である。
【図３】検査用ウィンドウの設定が画像上のランドに適合している例、および適合していない例を示す図である。
【図４】ランドのエッジを検出する処理の具体例を示す図である。
【図５】ランドのエッジを検出する処理の具体例を示す図である。
【図６】ティーチング処理時の手順を示すフローチャートである。
【図７】一部品についての検査用ウィンドウの修正処理手順を示すフローチャートである。
【図８】ランドの長さとフィレット長との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
５制御処理部
１１ＣＰＵ
１２画像入力部
１３メモリ
１５画像処理部
１７検査部
１８ティーチングテーブル
１９ライブラリメモリ

Claims

画像処理により部品実装基板を検査するための基板検査装置に登録する検査データを作成する方法であって、
はんだのフィレット検査に用いるランドウィンドウの設定データおよびフィレット長の適否判定用の判定基準値を含む検査データが部品種毎に登録された部品ライブラリから、登録対象の基板上の各部品に対応する検査データを読み出して前記部品の実装位置に設定する処理を実行するステップ、
前記登録対象の基板について、部品が実装される前のベアボードを撮像し、上記のステップで設定された検査データに基づき、前記ベアボードの画像にランドウィンドウを設定するステップ、
所定の部品について、前記ベアボードの画像において設定されたランドウィンドウ内の中心位置を起点に、このウィンドウの各端縁に向かう方向に沿ってそれぞれランドのエッジを検出する処理を実行するステップ、
各方向で検出されたランドのエッジがすべて含まれるように前記ランドウィンドウの設定データを修正するステップ、
あらかじめ求めたフィレットの長手方向におけるランドの大きさとフィレット長との関係に基づき、修正されたランドウィンドウのサイズに適合するフィレット長を取得し、その取得した値をもって前記検査データ中のフィレット長の判定基準値を修正するステップ、の各ステップを実行する検査データ作成方法。
請求項１に記載された方法において、
前記部品ライブラリには、前記ランドウィンドウを含む複数の検査用ウィンドウの設定データが登録されており、
前記ランドウィンドウの修正に応じて他の検査用ウィンドウを修正するステップを、さらに実行する検査データ作成方法。
請求項１または２に記載された方法において、
前記基板上の所定の部品にかかる修正された検査データを用いて、この部品と同一種類の部品にかかる検査データを修正するステップを、さらに実行する検査データ作成方法。
請求項１または２に記載された方法において、
前記基板上の同一種類の部品についての修正後の検査データを用いて前記各部品に共通の検査データを作成するステップと、これらの部品毎の検査データをそれぞれ前記共通の検査データに書き換えるステップとを、さらに実行する検査データ作成方法。
請求項１〜４のいずれかに記載された方法において、
所定の部品について、修正後の検査データを用いて、前記部品ライブラリの書き換え処理または新たな部品ライブラリの作成処理を実行するステップを、さらに実行する検査データ作成方法。
基板を撮像して得られた画像を入力する画像入力手段と、
はんだのフィレット検査に用いるランドウィンドウの設定データおよびフィレット長の適否判定用の判定基準値を含む検査データが部品種毎に登録された部品ライブラリ、フィレットの長手方向におけるランドの大きさとフィレット長との関係を示すテーブル、および前記基板の検査データを含む検査データファイルを保存するためのメモリと、
検査対象の基板について、前記部品ライブラリから基板上の各部品に対応する検査データを読み出して前記部品の実装位置に設定する処理により、前記基板の検査に必要な検査データファイルを作成するデータファイル作成手段と、
前記画像入力手段が受け付けた部品が実装される前のベアボードの画像に対し、前記検査データファイル内の検査データに基づき、ランドウィンドウを設定するウィンドウ設定手段と、
所定の部品について、前記ベアボードの画像において設定されたランドウィンドウ内の中心位置を起点に、このウィンドウの各端縁に向かう方向に沿ってそれぞれランドのエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記エッジ検出手段により各方向で検出されたランドのエッジがすべて含まれるように前記ランドウィンドウの設定データを修正するウィンドウ修正手段と、
前記メモリ内のテーブルに示されるランドの大きさとフィレット長との関係に基づき、修正されたランドウィンドウのサイズに適合するフィレット長を取得し、その取得した値をもって前記検査データ中のフィレット長の判定基準値を修正する判定基準値修正手段と、
前記ウィンドウ修正手段および判定基準値修正手段による修正処理後の検査データを含む検査データファイルを前記メモリに登録する登録手段とを具備して成る基板検査装置。